Abstract. NIR-fluorescerende LCST-type nanodeeltjes met enkele keten (SCNP’s) veranderen hun fotofysische gedrag bij verwarming, veroorzaakt door uitputting van water uit de gezwollen SCNP-interieurs. Dit thermoresponsieve effect leidt tot een fluctuerend foto-akoestisch (PA) signaal dat kan worden gebruikt als contrastmechanisme voor PA-beeldvorming. Credit: Chemische communicatie (2023). DOI: 10.1039/D3CC03851C
Speciale nanodeeltjes zouden op een dag moderne beeldvormingstechnieken kunnen verbeteren. Ontwikkeld door onderzoekers van de Martin Luther Universiteit Halle-Wittenberg (MLU), veranderen de eigenschappen van deze unieke nanodeeltjes als reactie op hitte. In combinatie met een geïntegreerde kleurstof kunnen de deeltjes worden gebruikt bij foto-akoestische beeldvorming om driedimensionale interne beelden met hoge resolutie van het menselijk lichaam te produceren. het team rapporteert in het journaal Chemische communicatie.
De onderzoekers ontwikkelden zogenoemde single-chain nanodeeltjes (SCNP’s), die bestaan uit één enkele moleculaire keten en slechts drie tot vijf nanometer groot zijn. In deze kleine capsules kunnen kleurstoffen worden verwerkt.
“Onze SCNP’s hebben unieke thermoresponsieve eigenschappen omdat hun structuur verandert bij blootstelling aan hitte. Afhankelijk van de temperatuur kunnen de deeltjes een compacte of open structuur aannemen. Het gedrag van de ingekapselde stoffen verandert ook”, legt chemicus professor Wolfgang Binder van MLU uit. die het onderzoek leidde samen met hoogleraar medische natuurkunde Jan Laufer en apotheker Karsten Mäder.
Voor het onderzoek verwerkte het team speciale kleurstoffen in de SNCP’s die vervolgens konden worden gebruikt bij foto-akoestische beeldvorming. Bij dit type werkwijze worden laserpulsen gericht op het te onderzoeken weefsel. Daar wordt de energie van het licht omgezet in ultrasone golven, warmt het weefsel op en veranderen de eigenschappen van de nanodeeltjes.
Wanneer de ultrasone golven buiten het organisme worden gemeten, kunnen driedimensionale beelden worden gemaakt die meestal bloedvatennetwerken laten zien. Volgens de onderzoekers zorgen de deeltjes voor een rijk optisch contrast dat bijvoorbeeld gebruikt kan worden om tumoren nader te onderzoeken.
Het team bestudeerde ook hoe de deeltjes functioneerden in celculturen, zodat ze beter konden begrijpen of en hoe ze in het menselijk lichaam werken. Dit is cruciaal als de deeltjes gebruikt gaan worden in biomedische toepassingen. De nieuwe deeltjes presteerden zeer goed in alle tests die het team uitvoerde.
“Ons werk is een belangrijke stap in de ontwikkeling van thermoresponsieve SCNP’s, die de nauwkeurigheid en precisie van diagnostische beeldvorming zouden kunnen verbeteren”, besluit Binder.
Meer informatie:
Justus F. Thümmler et al., Thermoresponsieve zwelling van fotoakoestische nanodeeltjes met enkele keten, Chemische communicatie (2023). DOI: 10.1039/D3CC03851C
Tijdschriftinformatie:
Chemische communicatie
Geleverd door Martin Luther Universiteit Halle-Wittenberg
